2022高考立体设计化学苏教版第5单元①知识研习

一、晶体的常识1．固体可分为晶体和非晶体两类具有①

的固体，叫晶体，不具有②

的固体，叫非晶体。得到晶体的三条途径是③

；④

；⑤

。规则的几何外形规则的几何外形熔融态物质凝固气态物质冷却，不经液态直接凝固(凝华)溶质从溶液中析出晶体的自范性是晶体中粒子在微观空间里呈现⑥

的有序排列的宏观表象。非晶体中粒子的排列则相对无序，因而无自范性。晶体具有自范性的条件之一是⑦

。周期性晶体生长的速率适当2．晶体的特点(1)晶体的外形和内部质点排列的⑧

。(2)晶体表现⑨

。(3)晶体的⑩

。(4)当单一波长的X射线通过晶体时，不同的晶体会得到不同的X射线衍射图谱。高度有序性各向异性熔沸点固定3．晶胞(1)⑪

叫做晶胞。一般来说，晶胞都是平行六面体。但基本的结构单元只要有完全等价的顶点、完全等价的平行面和完全等价的平行棱，且能代表晶体的化学组成，都可当作晶胞对待。(2)晶体和晶胞的关系：整块晶体可以看成是数量巨大的晶胞“无隙并置”而成。无隙是指：⑫

。并置是指：⑬

。晶体结构的基本单元相邻晶胞之间没有任何间隙所有晶胞都是平行排列，取向相同的(3)晶胞中粒子数的计算方法晶胞任意位置上的一个原子A如果是被x个晶胞所共有，那么，属于该晶胞的就是1/x。以立方体晶胞为例：①凡处于立方体顶点的微粒，同时为⑭

个晶胞所共有，属于该晶胞的为⑮

；②凡处于立方体棱上的微粒，同时为⑯4个晶胞所共有，属于该晶胞的为⑰

；③凡处于立方体面上的微粒，同时为⑱

个晶胞所共有，属于该晶胞的为⑲

；④凡处于立方体体心的微粒，完全属于该晶胞。81/81/421/2二、四种常见晶体1．分子晶体中，分子内的原子之间以①

结合，而相邻分子之间靠②

相互吸引。原子晶体里，所有原子都以③

相互结合，整块晶体是一个三维的④

，又称⑤

。在金属晶体中，原子间以⑥

相互结合。离子晶体是由⑦

和⑧

通过⑨

结合而成的晶体。共价键分子间作用力共价键共价键网状结构共价晶体金属键阳离子阴离子离子键2．(1)某些非金属单质，如硼、硅、锗等；某些非金属化合物，如碳化硅、氮化硼等；某些氧化物，如SiO2等，都属于

晶体。(2)所有非金属氢化物，如水、H2S、NH3、HCl、CH4等，部分非金属单质如X2、O2、硫、N2、白磷、C60等，部分非金属氧化物，如CO2、P4O6、P4O10、SO2等，几乎所有的酸，如H2SO4、HNO3等，绝大多数有机物的晶体，都属于⑪

晶体。原子分子(即时巩固解析为教师用书独有)1．离子晶体(1)NaCl型在晶体中，每个Na＋同时吸引6个Cl－，每个Cl－同时吸引6个Na＋，配位数为6。每个晶胞含4个Na＋和4个Cl－。(2)CsCl型在晶体中，每个Cl－吸引8个Cs＋，每个Cs＋吸引8个Cl－，配位数为8。(3)晶格能①定义：气态离子形成1摩尔离子晶体释放的能量，单位kJ/mol，通常取正值。②影响因素a．离子所带电荷：离子所带电荷越多，晶格能越大。b．离子的半径：离子的半径越小，晶格能越大。③与离子晶体性质的关系晶格能越大，形成的离子晶体越稳定，而且熔点越高，硬度越大。2．原子晶体(金刚石和二氧化硅)金刚石中，C—C键键长为154pm，键角为109°28′，每个最小的环上有6个碳原子。SiO2晶体(正四面体)中键角(O—Si键)为109°28′，每个最小的环上有12个原子，其中，有6个Si和6个O。3．分子晶体(干冰)每个CO2分子周围等距紧邻的CO2分子有12个。4．金属晶体(1)金属键——电子气理论金属阳离子与自由电子间的强的相互作用。(2)金属晶体的几种典型堆积模型堆积模型采纳这种堆积的典型代表空间利用率配位数晶胞简单立方Po52%6钾型Na、K、Fe68%8镁型Mg、Zn、Ti74%12铜型Cu、Ag、Au74%12【思维深化】在计算晶胞中微粒个数过程中，不要形成思维定势，任何形状的晶胞均可使用均摊法。不同形状的晶胞，应先分析任意位置上的一个粒子被几个晶胞所共用，如六棱柱晶胞中，顶点、侧棱、底面上的棱、面心依次被6、3、4、2个晶胞所共有。【案例1】

如图表示一些晶体中的某些结构，它们分别是NaCl、CsCl、干冰、金刚石、石墨晶体结构中的某一种的某一部分。(1)其中代表金刚石的是(填编号字母，下同)______，其中每个碳原子与________个碳原子最接近且距离相等。金刚石属于________晶体。(2)其中代表石墨的是________，其中每个正六边形占有碳原子数平均为________个。(3)其中代表NaCl晶体的是________，每个Na＋周围与它最接近且距离相等的Na＋有________个。(4)代表CsCl晶体的是________，它属于________晶体，每个Cs＋与________个Cl－紧邻。(5)代表干冰的是________，它属于________晶体，每个CO2分子与________个CO2分子紧邻。【解析】

根据不同物质晶体的结构特点来辨别图形所代表的物质。NaCl晶体的晶胞是简单的立方单元，每个Na＋与6个Cl－紧邻，每个Cl－又与6个Na＋紧邻，但观察与Na＋距离最近且距离相等的Na＋数目时要抛开Cl－，从空间结构上看是12个Na＋，即x、y、z轴面上各有4个Na＋。CsCl晶体的晶胞由Cs＋、Cl－分别构成立方结构，但Cs＋组成立方的中心有1个Cl－，Cl－组成立方的中心又镶入1个Cs＋，可称为“体心立方”结构。Cl－紧邻8个Cs＋，Cs＋紧邻8个Cl－。

【答案】

(1)D

4原子(2)E

2(3)A

12

(4)C离子8(5)B分子12【即时巩固1】

已知X、Y、Z三种元素组成的化合物是离子晶体，其晶胞如图所示，则下面表示该化合物的化学式正确的是(

)A．ZXY3

B．ZX2Y6C．ZX4Y8

D．ZX8Y12【答案】

A类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体概念分子间靠分子间作用力结合而成的晶体原子之间以共价键结合而形成的具有空间网状结构的晶体金属阳离子和自由电子以金属键结合而形成的晶体阳离子和阴离子通过离子键结合而形成的晶体类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体结构构成粒子分子原子金属阳离子、自由电子阴、阳离子粒子间的相互作用力分子间作用力共价键金属键离子键类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体性质密度较小较大有的很大，有的很小较大硬度较小很大有的很大，有的很小较大熔、沸点较低很高有的很高，有的很低较高溶解性相似相溶难溶于任何溶剂难溶于常见溶剂大多易溶于水等极性溶剂导电、传热性一般不导电，溶于水后有的导电一般不具有导电性电和热的良导体晶体不导电，水溶液或熔融态导电延展性无无良好无类型比较分子晶体原子晶体金属晶体离子晶体物质类别及举例大多数非金属单质(P4、Cl2)、气态氢化物、酸(盐酸、硫酸)、非金属氧化物(SO2、CO2、SiO2除外)、绝大多数有机化合物(CH4，有机盐除外)一部分非金属单质(金刚石、硅、晶体硼)，一部分非金属化合物(SiC、SiO2)

金属单质与合金(Na、Al、Fe、青铜)金属氧化物(K2O、Na2O)、强碱(KOH、NaOH)、绝大部分盐(NaCl)【特别提醒】四种晶体中只有分子晶体含分子；物质状态变化过程中，只有分子晶体化学键没有破坏。【案例2】有下列8种晶体：A.水晶、B.冰醋酸、C.氧化镁、D.白磷、E.晶体氩、F.氯化铵、G.铝、H.金刚石。用序号回答下列问题：(1)属于原子晶体的化合物是________，直接由原子构成的晶体是________，直接由原子构成的分子晶体是______________。(2)由极性分子构成的晶体是____________，含有共价键的离子晶体是____________，属于原子晶体的单质是________。(3)在一定条件下能导电而不发生化学变化的是________，受热熔化后化学键不发生变化的是________，需克服共价键的是________。【解析】

做此类题一定要注意选项的“关键词”如(1)中属于原子晶体的化合物，则不能选H，因为金刚石为单质；直接由原子构成的晶体不仅有原子晶体，还要注意分子晶体中稀有气体的特殊性——稀有气体为单原子分子；(2)中注意选项中的“定语”即关键词，如极性分子、含有共价键、单质等，只有注意到这些词，才能不犯低级错误。【答案】

(1)A

A、E、H

E(2)B

F

H(3)G

B、D、E

A、H【规律方法】

晶体类型的判断方法：①依据组成晶体的晶格质点和质点间的作用判断。离子晶体的晶格质点是阴、阳离子，质点间的作用是离子键；原子晶体的晶格质点是原子，质点间的作用是共价键；分子晶体的晶格质点是分子，质点间的作用为分子间作用力，即范德华力；金属晶体的晶格质点是金属阳离子和自由电子，质点间的作用是金属键。②依据物质的分类判断。金属氧化物(如K2O、Na2O2等)、强碱(NaOH、KOH等)和绝大多数的盐类是离子晶体；大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除SiO2外)、酸、绝大多数有机化合物(除有机盐外)是分子晶体；常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等；金属单质与合金是金属晶体。③依据晶体的熔点判断。离子晶体的熔点较高，常在数百至1000余度；原子晶体熔点高，常在1000度至几千度；分子晶体熔点低，常在数百度以下至很低的温度；金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。④依据导电性判断。离子晶体水溶液及熔化时能导电；原子晶体一般为非导体；分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质(主要是酸和强非金属氢化物)溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由离子也能导电；金属晶体是电的良导体。⑤依据硬度和机械性能判断。离子晶体硬度较大或略硬而脆；原子晶体硬度大；分子晶体硬度小且较脆；金属晶体多数硬度大，但也有较低的，且具有延展性。【即时巩固2】有A、B、C三种晶体，分别由H、C、Na、Cl四种元素中的一种或几种组成，对这三种晶体进行实验，结果如下：熔点(℃)硬度水溶性导电性水溶液与Ag＋反应A811较大易溶水溶液(或熔融)导电白色沉淀B3550很大不溶不导电不反应C－114.2－易溶液态不导电白色沉淀

(1)晶体的化学式分别为：A__________，B________，C__________。(2)晶体中微粒间的作用分别为：A______，B______，C________。【解析】

由晶体的性质可知C为分子晶体，且能溶于水又与Ag＋生成白色沉淀，则应为HCl，其微粒间相互作用力为范德华力。A水溶液或熔融状态能导电则为离子晶体，又与Ag＋生成白色沉淀，则应为NaCl，其微粒间相互作用力为离子键。B由其性质可知应为原子晶体，由提供的元素推测B只能为金刚石，微粒间的相互作用力为共价键。【答案】

(1)NaCl

C(金刚石)

HCl(2)离子键共价键分子间作用力(或范德华力)1．不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律原子晶体>离子晶体>分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别很大，如钨、铂等沸点很高，而汞、镓、铯等沸点很低。2．原子晶体在原子晶体中，原子半径小的键长短、键能大，晶体的熔、沸点高。如熔点：金刚石>石英>碳化硅>硅。3．离子晶体一般来说，阴阳离子的电荷数越多，离子半径越小，则离子间的作用力就越强，其离子晶体的熔、沸点就越高，如熔点：MgO>MgCl2>NaCl>CsCl。4．分子晶体(1)分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高；具有氢键的分子晶体，熔、沸点反常地高。如H2O>H2Te>H2Se>H2S。(2)组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高，如SnH4>GeH4>SiH4>CH4。(3)组成和结构不相似的物质(相对分子质量接近)，分子的极性越大，其熔、沸点越高，如CO>N2，CH3OH>CH3CH3。5．金属晶体金属离子半径越小，离子电荷数越多，其金属键越强，金属熔、沸点就越高，如熔、沸点：Na<Mg<Al。【案例3】在1～18号元素中，部分连号元素单质的熔点情况如图所示，试回答：(1)c点代表的单质是________，其熔点高的主要原因是______________________________________________。(2)d所属的晶体类型是________，微粒间的作用力为_________________________。(3)上述元素中形成的氢化物能形成氢键的是__。【解析】

考查不同类型晶体与熔点的关系。图中表示了11种连号元素单质的熔点情况。由于c点的熔点在3000℃以上，而相邻的d点的熔点很低，可推知c元素为碳元素，其单质可能为原子晶体。由此可知a～k依次为Be、B、C、N2、O2、F2、Ne、Na、Mg、Al、Si。c单质为金刚石，也可能是石墨(混合型晶体)，金刚石是原子晶体，碳碳键键能很大，熔点很高；石墨是混合型晶体，但在每层内，碳与碳以共价键相结合，键能很大，故熔点很高。而d单质熔点在0℃以下，常温下为气体，是非金属单质，因此是分子晶体，晶体中的作用力是范德华力。【答案】

(1)金刚石或石墨金刚石是原子晶体，碳碳键键能很大，所以熔点很高，石墨是混合型晶体，但在每层内，碳与碳以共价键相结合，键能很大，故熔点很高(2)分子晶体范德华力(3)N

O

F【规律方法】

物质熔、沸点高低的比较(1)不同类型晶体的熔、沸点：